小型汽油机磁电机数字CDI点火系统的研究

论文摘要

小型二冲程汽油机以其升功率大、功重比高,且可以实现倒立布置,因此特别适用于小型航空飞行器的动力装置。煤油与汽油相比闪点高、蒸发性差、使用安全性高;煤油在能量密度、储运等方面的优点使其在航空领域应用广泛。二冲程汽油发动机改烧航空煤油具有重要军事意义。由于煤油不容易点燃、燃烧缓慢,二冲程发动机改烧煤油,需对点火系统的点火时刻和最小点火能量重新标定,其中的磁电机、点火控制单元等重要模块都需重新设计。论文以小型二冲程汽油机的磁电机CDI(电容放电式)点火系统为研究对象,目标是建立点火时刻更为精确控制、点火能量更高的磁电机数字高能CDI点火系统。利用现有条件完成了以下工作:小型二冲程汽油机的数字CDI点火控制系统的建立。分析了点火时刻的影响因素,并建立了点火时刻的MAP图,设计了磁电机CDI点火系统信号采集单元、数字点火控制器、点火执行单元的软硬件,并进行了控制系统的试验设计,利用磁电机测试台和自行设计的监控软件进行了试验测试,实现了在不同工况下依照点火MAP图对CDI点火时刻的精确控制。设计了磁电机高电势充电电源的物理仿真模块,优化了点火回路参数,配合数字CDI点火控制系统,在磁电机测试台进行了能量测试和标定,实现了对点火能量的提高和控制。试验结果表明本文采用的点火时刻控制方案和点火能量提高措施是可行的,论文完成了将来汽油机改烧煤油时点火系统改造的基础研究工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状以及发展趋势
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本课题研究内容
• 第二章 磁电机CDI 点火系统
• 2.1 磁电机CDI 点火系统的组成与分类
• 2.2 磁电机点火系统主要性能
• 2.3 原型机点火系统简介
• 2.3.1 原型机性能参数
• 2.3.2 原型机点火系统分析
• 2.4 发动机对点火系统的性能要求
• 2.5 本章小节
• 第三章 磁电机数字CDI 点火系统总体设计
• 3.1 发动机点火时刻及其影响因素
• 3.1.1 点火提前角概述
• 3.1.2 点火提前角影响因素
• 3.2 高能点火及火花能量影响因素
• 3.2.1 高能点火概述
• 3.2.2 火花能量影响因素分析
• 3.3 点火时刻确定
• 3.3.1 点火提前角确定
• 3.3.2 点火时刻MAP 图
• 3.4 高能点火设计
• 3.4.1 点火线圈初级储能提高设计
• 3.4.2 点火放电回路参数优化设计
• 3.5 本章小节
• 第四章 磁电机数字CDI 点火系统软硬件设计
• 4.1 数字高能点火系统结构与原理
• 4.2 点火控制器单片机选型及开发
• 4.2.1 点火控制器单片机选型
• 4.2.2 点火控制器单片机开发工具
• 4.3 点火系统设计基本要求
• 4.4 点火系统硬件设计
• 4.4.1 电源模块
• 4.4.2 前向通道设计
• 4.4.3 数字点火控制器外围电路
• 4.4.4 模拟磁电机高能模块电路设计
• 4.4.5 点火执行电路
• 4.4.6 串口通讯电路
• 4.4.7 硬件抗干扰设计
• 4.5 点火系统软件设计
• 4.5.1 软件总体结构
• 4.5.2 点火时刻控制程序设计
• 4.5.3 其它模块程序设计
• 4.5.4 软件抗干扰的设计
• 4.6 本章小节
• 第五章 数字CDI 点火系统试验设计
• 5.1 点火提前角测试平台选择
• 5.1.1 发动机点火系统监控软件开发工具
• 5.1.2 监控系统软件开发
• 5.2 点火提前角试验设计
• 5.2.1 试验规划
• 5.2.2 试验台选择
• 5.3 点火能量试验设计
• 5.4 本章小节
• 第六章 试验过程与结果分析
• 6.1 发动机点火监控系统测试
• 6.1.1 测试要求
• 6.1.2 监控系统和数字点火系统的验证与结果
• 6.1.3 点火提前角标定与结果分析
• 6.2 点火能量测试结果与分析
• 6.2.1 点火线圈选配
• 6.2.2 点火系统能量对比
• 6.2.3 点火能量标定测试
• 6.3 本章小节
• 第七章 结论与展望
• 7.1 全文工作总结
• 7.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录一 下位机部分控制程序源代码